一種復合生物基化肥提效方法及提效化肥的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化肥技術領域，尤其涉及此領域中的一種化肥提效因子、所述化肥提 效因子的制作方法、所述化肥提效因子在化肥中的應用、具有所述化肥提效因子的復合生 物基提效肥料、所述復合生物基提效肥料的制作方法。
【背景技術】
[0002] 在糧食增產(chǎn)諸因素中，化肥的貢獻約占40%。但是，目前化肥氮素的利用率只有 30%-35%，大部分通過滲漏、徑流或揮發(fā)向環(huán)境釋放，導致從地下（水）、地表（水、土壤） 到空中（大氣）的立體交叉污染；磷肥的利用率只有10-25%，施入土壤的大部分磷素被土 壤所固定影響植物的吸收而隨水土流失進入江河湖海。向環(huán)境迀移（釋放）的植物營養(yǎng)鹽 不僅是資源的巨大浪費，更重要的是引起溫室效應和水體富營養(yǎng)化。另一方面，化肥的過量 使用改變了土壤團粒結構和理化性質，致使土壤耕作層生態(tài)系統(tǒng)退化，影響系統(tǒng)能量流動 和物質循環(huán)，最終影響作物產(chǎn)量和農(nóng)產(chǎn)品品質。
[0003] 從上個世紀70年代開始，各國就已經(jīng)注意到化肥過量使用帶來的環(huán)境問題。本世 紀初，美國工程院在'21世紀人類面臨的14大工程學問題'的報告中稱，化肥的不當使用和 工業(yè)燃燒使得人類從大氣中取出氮的速度比工業(yè)革命前增加了一倍，導致氣候變暖、酸雨 和水體富營養(yǎng)化，當務之急是找到控制氮循環(huán)的方法，減少化肥的使用是重要的措施之一。 今年，我國農(nóng)業(yè)部還特別發(fā)布了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，把大力推進新肥 料新技術應用作為化肥減量提效的重點任務之一。
[0004] 要達到化肥'減量提效'的目的，從技術層面分析存在兩類結構性的難題：一是能 被植物吸收的營養(yǎng)素大多是一些空間尺度與水分子空間尺度處于同一個數(shù)量級的小分子， 很容易隨水的徑流、滲漏和揮發(fā)向環(huán)境失散而不被植物利用；二是化肥過量使用改變了土 壤生態(tài)環(huán)境，如土壤團粒結構和理化性質變化、土壤動物的減少等，使得生態(tài)系統(tǒng)退化，影 響能量流動和物質（養(yǎng)分）循環(huán)，進而影響植物對養(yǎng)分的平衡吸收。對于第一類問題目前有 兩種解決辦法，一是針對化肥養(yǎng)分釋放而發(fā)展起來的、能減緩或控制養(yǎng)分釋放速率的肥料 即緩/控釋肥；另一類針對化肥養(yǎng)分在被植物吸收之前向環(huán)境失散而發(fā)展起來的、能減少 或控制化肥養(yǎng)分損失的肥料即控失肥。兩種肥料都是通過添加助劑實現(xiàn)其功能的。緩控/ 釋肥通過涂層或添加作用于化肥和（或）土壤微生物的材料，如脲醛、脲酶抑制劑和硝化抑 制劑等控制化肥養(yǎng)分的釋放速率；控失肥通過添加絮凝或凝膠作用的材料，如聚合氯化鋁、 聚丙烯酰胺、海藻酸鈉和殼聚糖等控制化肥養(yǎng)分的迀移速率。這些化學基材料價格不菲，在 土壤中未被分解或分解的單體有時還可能帶來環(huán)境風險。

【發(fā)明內容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明公開一種復合生物基化肥提效方法和提效化肥，具體包括 所述化肥提效因子的制作方法、所述化肥提效因子在化肥中的應用、具有所述化肥提效因 子的復合生物基提效肥料、所述復合生物基提效肥料的制作方法。本發(fā)明可以起到化肥減 量、提效的作用。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)化肥減量提效，其關鍵是在化肥中引入一種復合生 物基化肥提效因子。所述化肥提效因子是指源于農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物和源于土壤的活性土物 料固態(tài)發(fā)酵下游的全部基質，所述化肥提效因子含有生物高分子聚合物γ -聚谷氨酸、以 及源于植物通過生物發(fā)酵過程產(chǎn)生的植物廣譜營養(yǎng)素。
[0007] 本發(fā)明還提供了上述化肥提效因子的制作方法，包括以下步驟：
[0008] 第一步，從枯草芽孢桿菌的菌株保存斜面挑取一環(huán)菌體，接種到含種子培養(yǎng)基的 三角燒瓶一中培養(yǎng)14小時，其中，種子培養(yǎng)基占據(jù)三角燒瓶一體積的20/300 ;
[0009] 第二步，再按體積比1:100接種到含發(fā)酵培養(yǎng)基的三角燒瓶二中培養(yǎng)12-16小時， 制成菌懸液即固體發(fā)酵種子液備用，其中，發(fā)酵培養(yǎng)基占據(jù)三角燒瓶二體積的150/1000 ;
[0010] 第三步，提供固體發(fā)酵培養(yǎng)基，加水濕潤，水料重量比為1. 4-1. 8,靜置12-24小 時，高壓Il蒸煮40-55min成為蒸煮后的物料；
[0011] 第四步，物料冷卻到40°C以下，按10% -15%的重量比對物料噴灑固體發(fā)酵種子 液，翻動拌勻平攤，物料厚度I. 0-2. 0cm，在37-42°C培養(yǎng)32-48小時，期間，物料每隔5-6小 時翻動一次；
[0012] 第五步，發(fā)酵后的基質60°C烘干至含水量〈15%，粉碎，粒度50-150目，制得所述 化肥提效因子。
[0013] 作為上述方案的進一步改進，以1000 mL的種子培養(yǎng)基計算，種子培養(yǎng)基的組成成 分為：麥芽糖 40g，可溶性淀粉 40g，谷氨酸 20g，MgSO4 0. 5g，KC10. 5g，KH2PO4Ig, FeSO4 · 7H20 0· 15g，MnSO4 0· 005g，CuSO4 · 5H20 0· 00016g，酵母提取物 lg，pH 7· 0-7. 2。
[0014] 進一步地，種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基的組成成分相同。
[0015] 優(yōu)選地，固體發(fā)酵培養(yǎng)基組成包括重量比為（35-60) : (20-45) : (0-10) : (10-20) 的豆柏和（或）花生柏：玉米胚芽柏和（或）麩皮：生物碳：活性土。
[0016] 作為上述方案的進一步改進，第四步，物料冷卻到40°C以下，按10% -15%的重量 比對物料噴灑固體發(fā)酵種子液，翻動拌勻平攤在托盤上，物料厚度I. 0-2. 0cm，托盤放置在 固體發(fā)酵箱內37-42°C培養(yǎng)36-48小時，期間，物料每隔5-6小時翻動一次。
[0017] 本發(fā)明還提供了上述化肥提效因子的另一種制作方法，其包括以下步驟：
[0018] 第一步，從枯草芽孢桿菌的菌株保存斜面挑取一環(huán)菌體，接種到含20ml種子培養(yǎng) 基的300ml三角燒瓶一中培養(yǎng)14小時；
[0019] 第二步，再按體積比1:100接種到含150ml發(fā)酵培養(yǎng)基的1000 ml三角燒瓶二中培 養(yǎng)12-16小時，制成菌懸液即固體發(fā)酵種子液備用；
[0020] 第三步，固體發(fā)酵培養(yǎng)基組成以Ikg物料計：豆柏500g、玉米胚芽柏300g、凹凸棒 土和生物碳（1:1) 200g ;加水濕潤，水料重量比1.4-1. 8,靜置24小時，高壓釜蒸煮50min ;
[0021] 第四步，蒸煮后的物料冷卻到40°C以下，按15%的重量比對物料噴灑固體發(fā)酵 種子液，翻動拌勻平攤在不銹鋼托盤上，物料厚度I. 0-2. 0cm，托盤放置在恒溫培養(yǎng)箱內 37-42°C發(fā)酵40小時，期間，物料每隔5-6小時翻動一次；
[0022] 第五步，發(fā)酵后的基質60°C烘干至含水量〈15%，粉碎，粒度50-150目，制得所述 化肥提效因子。
[0023] 作為上述方案的進一步改進，以1000 mL的種子培養(yǎng)基計算，種子培養(yǎng)基的組成成 分為：麥芽糖 40g，可溶性淀粉 40g，谷氨酸 20g，MgSO4 0. 5g，KClO. 5g，KH2PO4Ig, FeSO4 · 7H20 0· 15g，MnSO4 0· 005g，CuSO4 · 5H20 0· 00016g，酵母提取物 lg，pH 7· 0-7. 2。
[0024] 進一步地，種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基的組成成分相同。
[0025] 優(yōu)選地，固體發(fā)酵培養(yǎng)基組成包括重量比為（35-60) : (20-45) : (0-10): (10-20)的豆柏和（或）花生柏、玉米胚芽柏和（或）麩皮、生物碳和活性土。
[0026] 本發(fā)明還提供了上述化肥提效因子在化肥中的應用，所述化肥提效因子作為復合 生物基化肥提效添加劑應用。
[0027] 本發(fā)明還提供了一種復合生物基提效肥料，其含有上述化肥提效因子，所述化肥 提效因子占肥料純養(yǎng)分或氮磷鉀有效總養(yǎng)分的2. 0% -20%。
[0028] 本發(fā)明還提供上述復合生物基提效肥料的制備方法，其包括以下步驟：肥料粒度 (50-150目）與提效因子粒度匹配，在肥料中按比例添加提效因子，混勻造粒即得到復合生 物基提效肥料。
[0029] 本發(fā)明以農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物和活性土等為物料的固體發(fā)酵下游全部基質，利用發(fā) 酵產(chǎn)物中的生物高分子聚合物和廣譜植物營養(yǎng)素的作用，不僅可減少或控制肥料養(yǎng)分的散 失，而且可改善植物根際土壤生態(tài)環(huán)境，還能促進植物對養(yǎng)分的平衡吸收，在化肥減量施用 的情況下，可增加作物生物量和改善農(nóng)作物品質。
【具體實施方式】
[0030] 以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實 施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
[0031] 本發(fā)明的化肥提效因子是指源于農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物和源于土壤的活性土物料 固態(tài)發(fā)酵下游的全部基質，所述化肥提效因子含有生物高分子聚合物γ-聚谷氨酸、以 及源于植物通過生物發(fā)酵過程產(chǎn)生的植物廣譜營養(yǎng)素，其中，γ-聚谷氨酸的重量比為 4. 0-6. 0%。
[0032] 化肥提效因子的制作方法包括以下步驟。
[0033] 1、第一步，從枯草芽孢桿菌的菌株保存斜面挑取一環(huán)菌體，接種到含種子培養(yǎng)基 的三角燒瓶一中培養(yǎng)14小時，其中，種子培養(yǎng)基占據(jù)三角燒瓶一體積的20/300。
[0034] 枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis)為固態(tài)發(fā)酵菌株，從土壤中篩選，基本的國 家級保藏單位均有保藏，申請人單位也有保存：產(chǎn)γ-聚谷氨酸的枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis)，菌株編號 Β· subtilis CSF-1。
[0035] 固態(tài)發(fā)酵